获得X射线和中子晶体学的大而高质量的晶体有不同的结晶方法。其中一种方法是使用透析方法。在这项技术中,蛋白质溶液通过半透膜与沉淀溶液分离。
沉淀分子在膜上扩散到蛋白质室。当实现自发核的正确超饱和时,将出现第一个核。在这里,我们将演示 OptiCrys 在我们的实验室中开发的全自动仪器,该仪器使用温度控制透析结晶,以及我们的微透析按钮,用于根据结晶相图的知识为自然大分子晶体学培养大型高质量晶体。
用于微透析按钮与某些微升体积移液器35微升溶酶溶液进入透析室。这种额外的体积在透析室顶部创建一个略带圆顶的形状,并防止气泡的形成。拿一个施用器,把弹性或环放在它的四肢。
将膜放在腔室顶部,然后通过将弹性或环从施用器转移到透析按钮的凹槽来修复它。将按钮转移到包含结晶溶液的井中。用玻璃盖滑或胶带盖住井。
将样品保持在 293 开尔文无振动热调节器中。知道透析结晶从晶体生长的角度提供了优势,我们实验室设计开发了所谓的OptiCrys结晶台,为生物分子结晶实验的温度和化学成分提供全自动的综合控制。OptiCrys 对晶体生长的优化基于温度沉淀浓度相图。
核发生于可转移区域附近的核区,然后晶体生长在相后图的可转移区域发生,直到蛋白质浓度达到代表溶液和晶体之间热力平衡的溶解曲线。通过降低具有直接溶解性的蛋白质的温度,或在盐渍到达时增加沉淀浓度,结晶溶液保持在可转移区域,并且不发生核化。晶体生长,直到第二个晶体溶液平衡达到,之后,没有进一步增加晶体的大小。
降低温度或增加沉淀浓度重复几次,直到晶体达到所需的大小。将蛋白质溶液添加到温度控制流动设置的透析室中,用透析膜覆盖透析室,用弹性或环固定膜。翻转过室,放在透析室的顶部。
轻轻而缓慢地按压它,以清除夹在两块之间的所有空气,通过轻轻地拧在过腔室的顶部来修复储层的位置。将结晶溶液添加到储层腔室中,并通过密封盖盖住它。转移此组件并将其插入结晶台 OptiCrys 晶体生长的乳房支撑中,是结晶台 OptiCrys 的监控软件。
它包括四个不同的图形界面或视图。主视图包含导航到其他视图的按钮。设置界面的目的是定义可以在测试视图中自动运行的实验场景。
最后一个视图是维护视图。要重新启动实验,必须打开维护视图,找到晶体实验平滑运行的所有基本参数。增加光段的亮度,光可以从零、无光增加到100最大亮度。
用于控制和监测温度,使用温度调节器部分。单击按钮将其打开。设置设定点部分的温度并按下输入。
在此按钮下方有两个图形。红色表示最终温度,顺序温度和黄色图形显示当前温度。混合库存溶液后,向储层腔室注入结晶溶液由棕榈部分控制。
在第一阶段添加库存解决方案的集中度。然后找到每个新的分组解决方案的最终浓度,并将它们添加到最终浓度部分。按下计算按钮后,将计算库存解决方案的体积,并在每个集中面板前的音量面板中添加。
按下启动准备按钮,等待新的首要解决方案准备好。要交换结晶解决方案,请单击"解决方案输入"按钮。要停止此过程,请按"停止分发"按钮。
在显微镜部分的右侧,有几个面板用于记录每个晶体生长实验的重要信息。在此部分添加相应的蛋白质名称、分子重量和结晶条件。只需在文件夹名称上键入实验名称,即可定义其名称。
从 nb 图像部分,选择在实验期间应拍摄的图像数量。添加图像的数量,并从右侧的面板中选择时间器刻度。单击文件夹按钮以打开文件夹。
在此文件夹中,有一个文本文件,包含您以前为实验定义的所有信息。此文件夹中还保存了准备进行进一步治疗的图像。缩小显微镜也可以自动改变。
使用显微镜部分顶部的正负按钮分别增加或减少放大倍数来更改缩放。测量晶体大小有三种不同的方法。用于测量长度或宽度,请使用宽度向量。
根据晶体形状,可以选择显微镜部分左侧的特定工具。如矩形或多边形。值将显示在测量部分。
在第一组实验中,微透析按钮浸入不同盐浓度的结晶溶液中。在这个简单的结晶网格实验中,唯一的变量是沉淀浓度。而温度保持不变。
盐浓度的微小变化允许通过将盐浓度从0.7提高到1.2摩尔超饱和度增加来研究结晶相图,核区的溶液正在远离可转移区域。因此,观察到晶体的大小和数量随着晶体数量的增加及其大小的减少而变化。在给定实验条件下的OptiCrys实验中,一旦透析室的平衡达到,结晶溶液就位于结晶相图可转移区域附近的核区。
因此,在实验的第一阶段只生成几个原子核。为了保持晶体在可转移区域的生长,控制晶体的生长过程,温度在不同的时间间隔变化。每次完成晶体溶液平衡时,温度都会变化。
因此,温度下降到291开尔文,288开尔文,最后275开尔文,以保持选定的晶体生长在可转移区。这个实验的结果是一个单一的大晶体,与自然大分子晶体所需的体积。接下来的两项实验演示了温度控制透析实验的可逆性,用于核化、晶体生长、溶解和再生。
在第二次OptiCrys实验中,结晶溶液的化学成分通过实验保持恒定,温度也随之变化。最初的温度定在291开尔文。由于超饱和性高,结晶室中出现了大量的小晶体。
按照直接蛋白质溶解的概念,通过逐渐将温度提高到313开尔文,所有的晶体都溶解了。最后,通过将温度降低到295开尔文,第二个核在可转移区域附近启动,并允许控制核过程,从而形成较低的核数量。进一步的晶体生长允许产生更大的晶体的均匀种群。
在这个实验中,在恒定温度下改变结晶溶液的化学成分,从而获得更大的晶体的均匀种群。结晶条件与以前的实验相似。溶解晶体是通过逐渐将NaCl浓度从0.9摩尔降低到零来实现的。
降低盐浓度使溶液保持在相图的饱和区,导致晶体溶解。然后,新的结晶溶液与以前的离子强度较低被注入储层室。在此沉淀浓度下,出现的晶体数量较低,晶体体积也比以前更大。
在这里,我们提供了一个详细的协议,描述样品准备和调整控制软件种植大和高品质的晶体自然大分子晶体学使用全自动仪器在我们的实验室开发。这个分步过程的设计和受益于结晶相图的知识,以分离核和晶体生长。此外,在 OptiCrys 不可用时,还使用大细胞按钮作为替代方法,提出了一个具有微细胞病模式的生长晶体的协议。
除了我提到的 OptiCrys 改变结晶溶液的化学成分和温度以及拍摄图像的策略外,还应手动完成。需要利用热调节振动使孵化器保持温度恒定,这是所证明的方法的关键一步。